本論文主要工作有兩部分,第一部分是建立上行閃電放電參數(shù)化方案,通過建立不同的雷暴云電荷結(jié)構(gòu)分布產(chǎn)生不同的雷暴云空間電荷背景,定量探討了建筑物高度對上行閃電的觸發(fā)和先導(dǎo)入云后的傳播特征的影響,雷暴云底部次正電荷分布特征對上行閃電極性的影響。第二部分是把上行閃電放電參數(shù)化方案加入已有的二維雷暴云起、放電模式,分析相對位溫?cái)_動(dòng)因子ch對上行閃電產(chǎn)生的影響。文章的主要結(jié)論。(1)選用偶極性的雷暴云電荷結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬,模擬的上行閃電都為負(fù)極性上行閃電,在閃電起始階段主要垂直向上發(fā)展,閃電分支比較少；到達(dá)2公里左右后,閃電開始出現(xiàn)大量的分支；建筑物高度對上行閃電的觸發(fā)起了關(guān)鍵作用,建筑物越高,觸發(fā)上行閃電所需要的空間背景電場就越小、越容易觸發(fā)上行閃電。建筑物高度還對上行閃電傳播具有一定的反作用,由于建筑物高度增加,觸發(fā)上行閃電所需的背景電場就降低了,相應(yīng)的云中負(fù)電荷區(qū)的電荷量降低,所以模擬出的上行閃電的水平和垂直傳播距離都有所減小、通道的分形維數(shù)變小、通道傳播的總長度也逐漸減小。(2)在模擬區(qū)域內(nèi)加入一個(gè)三極性電荷結(jié)構(gòu)模型,對上行閃電啟動(dòng)條件進(jìn)行一些修改,通過大量的模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：底部次正電荷區(qū)對上行先導(dǎo)的傳播有一個(gè)屏蔽作用,當(dāng)次正電荷區(qū)中心與主負(fù)電荷區(qū)中心水平距離小于1600米時(shí),上行先導(dǎo)只能傳遞到此正電荷區(qū)內(nèi),不能再向上傳播；當(dāng)主負(fù)電荷區(qū)與次正電荷區(qū)的水平距離在1600～2700米之間時(shí),即便沒有反沖流光作用產(chǎn)生異極性電荷,上行先導(dǎo)發(fā)展到某一時(shí)刻也能發(fā)生極性反轉(zhuǎn),并且傳遞到上方的主負(fù)電荷區(qū)內(nèi)形成雙極性的上行閃電。上行先導(dǎo)的極性反轉(zhuǎn)垂直高度在一定范圍內(nèi)波動(dòng),隨著次正電荷區(qū)的電荷量增加,上行先導(dǎo)極性反轉(zhuǎn)所到達(dá)的垂直高度有所增加。(3)將上行閃電的放電參數(shù)化方案加入已有的雷暴云二維隨機(jī)起、放電模式。模擬完整雷暴發(fā)展過程中上行閃電的發(fā)展,得到以下結(jié)論：1)通過三組模擬放電實(shí)驗(yàn),只有一組實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了上行閃電,出現(xiàn)的時(shí)間為41.9min,發(fā)生在閃電的成熟階段,兩分鐘之前出現(xiàn)了一次云閃過程,本次上行閃電被定義為被觸發(fā)的上行閃電。2)根據(jù)不同時(shí)刻的電荷分布圖我們可以看到本次上行閃電的觸發(fā)是由于雷暴的發(fā)展以及云閃的作用增加底部次正電荷區(qū)堆積的正電荷,從而對增強(qiáng)了地面電場強(qiáng)度,觸發(fā)上行閃電。3)通過敏感性實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)當(dāng)相對位溫?cái)_動(dòng)(ch)值越高,雷暴云中對流越強(qiáng)烈,云閃和地閃次數(shù)越多,而上行閃電并沒有隨之增多。
【學(xué)位單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：P427.3
【部分圖文】：

邐１５６逡逑（２０１１）逡逑Ｗａｎｇ等人（２０１１）給出了可能形成上行雙極性放電的原因ＰＳＩ，如圖１所逡逑示。當(dāng)負(fù)電荷控制地面時(shí)，上行正先導(dǎo)進(jìn)入雷暴云主負(fù)電荷區(qū)后分叉，當(dāng)分叉逡逑通道ｂ斷裂后，其通道電導(dǎo)率逐漸減小，但電場強(qiáng)度的方向在短時(shí)間仍保持如逡逑圖１邋（ａ）所示．不過，隨著通道ａ的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，在負(fù)極性反沖流光的促進(jìn)逡逑下，大量的負(fù)電荷涌向分叉點(diǎn)０，這可能引起己經(jīng)消退的通道ｂ周圍電場極性逡逑反轉(zhuǎn)（如圖１邋（Ｃ）中ｔ２時(shí)刻），可能進(jìn)一步形成穩(wěn)定傳輸?shù)呢?fù)先導(dǎo)并向正電荷逡逑區(qū)發(fā)展。因此，在ａ通道向地面釋放負(fù)電荷前后，ｂ通道可能將上部正電荷向逡逑地面輸送，從而形成上行雙極性地閃。Ｗｉｎｎ等Ｐｚｉ邋（２０１１）利用電場探空、逡逑ＬＭＡ探測設(shè)備和地面電場變化的同步觀測資料

（圖中橫坐標(biāo)是模擬域的水平距離，縱坐標(biāo)是雷暴云離地面的高度，藍(lán)色實(shí)線表示上行閑逡逑屯先導(dǎo)通道；閣３．３（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）、（ｄ）中實(shí)線和虛線分別代表正、負(fù)電位線等值線，其間隔逡逑為±５０邋ＭＶ，長方形代表建筑物；圖３３（ｅ）、巧、喊、（ｈ）中實(shí)線和哰線分別代表正、負(fù)屯逡逑荷密度等值線，其值依次為±０．２，邋±０．８，邋±１．２，邋±Ｌ８ｎＣ／ｍ３，圖中沒畫建筑物輪廓，用黑色逡逑實(shí)必菱形代表閃屯的啟動(dòng)點(diǎn)）逡逑圖３．３為不同高度建筑物尖端電場剛好達(dá)到閃電啟動(dòng)條件時(shí)，觸發(fā)的負(fù)極逡逑性的上行Ｗ巧通道結(jié)構(gòu)、空間電位分布Ｗ及空閣電荷分布圖，其中圖３．３（ａ）、逡逑（ｂ）、（Ｃ）、（ｄ）分別為不同高度建筑物觸發(fā)的閃電通道結(jié)構(gòu)與空間電位分布圖，逡逑３．３（ｅ）、（ｆ）、似、（ｈ）分別為所對應(yīng)的空間電荷與閃電通道分布圖。圖中的電荷逡逑結(jié)構(gòu)配置一致，電荷結(jié)構(gòu)尺度大小一致，且建筑物寬度也相同都是５０ｍ。但由逡逑于建筑物高度不同，分別為３００邋ｍ、４００邋ｍ、５００邋ｍ、６００邋ｍ，為了使上行閃電逡逑剛好達(dá)到啟動(dòng)條件，負(fù)電荷區(qū)的Ｐｏ取值依次是３．８９ｎＣ／ｍ３、２．８４ｎＣ／ｍ３、２．１９逡逑

３３．１建筑物高度對上行閃電觸發(fā)的影響逡逑本文統(tǒng)計(jì)了邋４１組剛好達(dá)到上行閃電啟動(dòng)條件時(shí)建筑物高度Ａ與負(fù)電荷區(qū)逡逑最大電荷密度如的關(guān)系，如圖３．４所示。從圖中可Ｗ看出，建筑物的高度＆與逡逑負(fù)電荷區(qū)最大電荷密度／？0具有負(fù)相關(guān)性，觸發(fā)上行閃電所需建筑物氋度Ａ隨著逡逑最大電荷密度Ｐ０的增加而呈線性遞減。這是因?yàn)槟M的建筑物高度越高，對周逡逑圍大氣電場的崎變越大，氋大建筑物上觸發(fā)上行閃電要比相對矮小的建筑物觸逡逑發(fā)上行閃電所需要的背景電場更小，所建筑物高度越高更容易產(chǎn)生自行觸發(fā)逡逑的上行閃電。Ｚｈｏｕｅｔａｌ．（２０１２ｂ）Ｕ２ｌ也觀測到８７％的上行閃電是自行觸發(fā)的，且逡逑都是負(fù)極性上行閃電。此次觀測中的自行觸發(fā)上行閃電比例遠(yuǎn)大于Ｗａｒｎｅｒ邋ｅｔ逡逑ａｌ．（２０１２ｂ）ｔＷ的觀測結(jié)果，其原因之一是Ｇａｉｓｂｅ巧Ｔｏｗｅｒ坐落的山比周圍地形高逡逑８００ｍ，而美國Ｒａｐｉｄ邋Ｃｉｔｙ地坐落的黑山只比周圍地形高２２５ｍ，Ｇａｉｓｂｅｒｇ邋Ｔｏｗｅｒ逡逑相對商度更高

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 JIANG Ru-Bin;SUN Zhu-Ling;WU Zhi-Jun;;Concurrent Upward Lightning Flashes from Two Towers[J];Atmospheric and Oceanic Science Letters;2014年03期

本文編號：2817292